(57)【要約】【課題】外部電源端子として正極端子および負極端子しか備えていない場合でも、休止モードを簡単に解除することのできる安価で構成の簡単な電池装置を提供する。【解決手段】外部電源により充電される二次電池と、二次電池の充電状態の表示を指示する押し釦スイッチと、主として二次電池の充電と該二次電池に充電された電力エネルギの出力を制御する動作制御機能を備えた制御装置とを具備した電池装置において、特に前記制御装置に上記動作制御機能を停止させて自らの電力消費を抑える休止モードを設定する休止モード設定機能と、休止モード中に前記押し釦スイッチの操作を検出したとき該休止モードを解除する休止モード解除機能を持たせる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷が着脱自在に接続される電源出力端子と、
外部電源により充電されると共に、充電した電力エネルギを前記電源出力端子を介して出力可能な二次電池と、
この二次電池の充電状態を可視表示する為の表示器と、
この表示器による上記充電状態の表示を指示する押し釦スイッチと、
前記二次電池に充電された電力エネルギの前記電源出力端子を介する出力を制御すると共に、上記押し釦スイッチの操作を検出して前記表示器により前記二次電池の充電状態を表示する動作制御機能を備えた制御装置とを具備し、
前記制御装置は、更に上記動作制御機能を停止させて自らの電力消費を抑える休止モードを設定する休止モード設定機能と、上記休止モード中に前記押し釦スイッチの操作を検出したとき該休止モードを解除する休止モード解除機能とを備えることを特徴とする電池装置。
【請求項２】
前記休止モード設定機能は、前記外部電源から電力エネルギが供給されないとき、または前記二次電池が満充電となったとき、若しくは前記電源出力端子を介する出力電流が予め設定した電流値に満たないときに前記休止モードを設定するものであって、
前記休止モード解除機能は、前記押し釦スイッチの長押し操作状態を検出して前記休止モードを解除するものである請求項１に記載の電池装置。
【請求項３】
前記休止モード設定機能は、前記二次電池に充電された電力エネルギの前記電源出力端子を介する出力を禁止すると共に、前記制御装置の動作クロック周波数を低くすることでその電力消費を抑えるものである請求項１に記載の電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部電源により充電される二次電池を備え、この二次電池に充電した電力エネルギをその電源出力端子に選択的に接続された携帯電話機等の負荷に出力する電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機等の補助電源装置として、ＡＣアダプタ等の外部電源により充電される二次電池を内蔵し、正負一対の電源出力端子に選択的に接続された携帯電話機（負荷）に対して上記二次電池に充電した電力エネルギを出力する電池装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。
また電池装置自体の電力消費を抑えるべく該電池装置に携帯電話機（負荷）が接続されていないときや、前記二次電池が満充電状態にあるとき、二次電池の充放電を制御するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やＤＣ／ＤＣコンバータ等の制御装置を休止状態に設定することも行われている（例えば特許文献２を参照）。ちなみにこのような休止モードは、例えばマイクロプロセッサの動作クロック周波数を、通常動作時よりも低くすることによって行われる。
【特許文献１】特開平１０−９７８７５号公報
【特許文献２】特開平８−９８４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで前述した休止モードの設定とその解除は、例えば電源出力端子への携帯電話機（負荷）の接続の有無を検出して行われる。具体的には前記電源装置にはその電源出力端子として、通常、二次電池に充電された電力エネルギを放電（出力）する為の正極端子Ｐおよび負極端子Ｎと、その基準電位を規定する為の接地端子Ｇとからなる３つの端子が設けられている。そこで上記接地端子Ｇに携帯電話機（負荷）が接続されたか否かを該接地端子Ｇの電位から検出し、例えば接地端子Ｇの電位が０Ｖであるとき、これを携帯電話機の接続状態であると認識して休止モードを解除するようにしている。
【０００４】
しかしながら外部電源端子として正極端子Ｐおよび負極端子Ｎの２つしか備えていない携帯電話機（負荷）もあり、この場合、その接続の有無をどのようにして検出するかと言う点で問題がある。更には携帯電話機（負荷）の接続の有無が検出できない場合には、前述した休止モードをどのようにして解除するかと言う課題が生じる。ちなみに着脱センサを用いて携帯電話機（負荷）の接続の有無を検出することが考えられるが、部品コストが嵩む上、その構成が複雑化すると言う新たな問題が生じる。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、外部電源端子として正極端子Ｐおよび負極端子Ｎの２つしか備えていない場合であっても、その動作モードを簡易に変更し、更には休止モードを簡単に解除することのできる安価で構成の簡単な電池装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するべく本発明に係る電池装置は、携帯電話機等の負荷の補助電源装置として好適なものであって、
<ａ>  負荷が着脱自在に接続される電源出力端子と、
<ｂ>  外部電源により充電されると共に、充電した電力エネルギを前記電源出力端子を介して出力可能な二次電池と、
<ｃ>  この二次電池の充電状態を可視表示する為の表示器と、
<ｄ>  この表示器による上記充電状態の表示を指示する押し釦スイッチと、
<ｅ>  前記二次電池に充電された電力エネルギの前記電源出力端子を介する出力を制御すると共に、上記押し釦スイッチの操作を検出して前記表示器により前記二次電池の充電状態を表示する動作制御機能を備えた制御装置とを具備し、
<ｆ>  前記制御装置は、更に上記動作制御機能を停止させて自らの電力消費を抑える休止モードを設定する休止モード設定機能と、上記休止モード中に前記押し釦スイッチの操作を検出したとき該休止モードを解除する休止モード解除機能とを備えることを特徴としている。
【０００７】
好ましくは前記休止モード設定機能は、前記外部電源から電力エネルギが供給されないとき、または前記二次電池が満充電となったとき、若しくは前記電源出力端子を介する出力電流が予め設定した電流値に満たないときに前述した休止モードを設定するものとして実現され、また前記休止モード解除機能は、前記押し釦スイッチの長押し操作状態を検出して前記休止モードを解除するものとして実現される。
【０００８】
具体的には前記休止モード設定機能は、例えば二次電池と電源出力端子との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータの作動を停止させることで前記二次電池に充電された電力エネルギの前記電源出力端子を介する出力を禁止すると共に、マイクロプロセッサからなる前記制御装置の動作クロック周波数を低くすることで、上記ＤＣ／ＤＣコンバータおよびマイクロプロセッサでの電力消費を抑えるように働く。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成の電池装置によれば、二次電池の充電状態表示を指示する押し釦スイッチを有効に活用し、休止モード中に上記押し釦スイッチが操作されたとき、これを休止モードの解除指令であると判断して休止モードを解除するので、負荷の接続状態を電気的に検出することができない場合であっても休止モードの解除ができなくなると言う不都合が生じることがない。特に上記押し釦スイッチは、充電状態表示用の操作器として電池装置に組み込まれているものであるから、例えば負荷の接続の有無を検出する為の着脱センサ等の新たな部品を組み込む必要がない。しかも制御装置の主体をなすマイクロプロセッサの動作制御プログラムを変更（修正）するだけで良いので、その部品コストを抑えたまま簡易に休止モード解除機能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る電池装置について説明する。
この電池装置は、図１にその概略構成を示すように外部電源ＰＳに接続される正負一対の電源入力端子１ａ,１ｂと、負荷ＲＬが接続される正負一対の電源出力端子２ａ,２ｂとを備え、上記外部電源Ａにより充電される二次電池３を内蔵して構成される。ちなみに外部電源ＰＳは、商用電源（交流）を整流して所定の直流電圧を生成する、いわゆるＡＣアダプタと称されるＡＣ／ＤＣ変換器からなる。また負荷ＲＬは、その駆動源として二次電池ＢＡＴを内蔵した携帯電話機等の電子機器からなる。上記外部電源ＰＳは電源入力端子１ａ,１ｂに選択的に接続されて前記二次電池３の充電に供され、また負荷ＲＬは電源出力端子２ａ,２ｂに選択的に接続されて電池装置からの電力供給を受ける。この電池装置からの電力供給により前記負荷ＲＬに組み込まれた二次電池ＢＡＴが充電される。
【００１１】
電池装置に組み込まれた二次電池３は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池からなり、複数の電池セルを直並列に接続して所要とする電池容量と電池電圧とを確保した電池セル群として実現される。前記外部電源ＰＳから正負一対の電源入力端子１ａ,１ｂを介して供給される直流電力エネルギは、例えばダイオード４を介して二次電池３に加えられ、これによって二次電池３が充電される。また二次電池３に充電された電力エネルギは、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を介して所定の直流電圧に変換されて取り出されて、前述した正負一対の電源出力端子２ａ,２ｂを介して出力される。
【００１２】
またこの二次電池３とＤＣ／ＤＣコンバータ５とを結ぶ該二次電池３の放電路には、その出力電流を検出する電流検出部６と、二次電池３を過電流等から保護する為の保護回路７とがそれぞれ直列に介挿されている。電流検出部６は、具体的にはその放電路に直列に介挿されたシャント抵抗と、このシャント抵抗の両端に生じた電位差（電圧）から二次電池３の放電電流を検出するセンシングアンプとからなる。また保護回路７は、過電流により溶断して放電路を遮断するヒューズや、前記電流検出部６により動作制御されて放電路を遮断する半導体スイッチ（ＭＯＳトランジスタ）等からなる。
【００１３】
さて電池装置の作動、主として前記二次電池３の充放電を制御する制御装置１１は、例えばマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）からなり、予め設定された動作プログラムの下で前記二次電池３の端子電圧Ｖbat等を検出しながら前述したＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動を制御し、また後述するように自らの動作状態を制御する。即ち、制御装置（マイクロプロセッサ）１１は、概略的には情報入力インターフェースとしてのＡ／Ｄ変換部１２と、クロック発振器１３から与えられる動作クロックに従って入力情報に対する演算処理や判断処理等を実行する演算制御部１４とを備える。そしてその処理結果を出力することで前述したＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動をオン／オフ制御したり、更には表示器１５を駆動することで前記二次電池３の充電状態（充電量）等の情報を表示する。
【００１４】
具体的にはこの実施形態においては、制御装置（マイクロプロセッサ）１１は、Ａ／Ｄ変換部１２を介して前記二次電池３の端子電圧Ｖbatを検出すると共に、二次電池３に近接して設けられた温度センサ１６の出力から二次電池３の温度Ｔを検出し、更には前記電流検出部６の出力として二次電池３の放電電流Ｉを検出している。また前記電源入力端子１ａには、該電源端子１ａ,１ｂに加わる電圧から外部電源ＰＳの接続の有無を検出するアダプタ検出部１７が設けられており、この検出情報もまた前記制御装置（マイクロプロセッサ）１１に与えられるようになっている。
【００１５】
更には前記制御装置（マイクロプロセッサ）１１には、その外部から操作情報を入力する為の押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が設けられている。この押し釦スイッチ（ＳＷ）１８は、例えば常開型のものからなり、押圧操作によりスイッチ接点間を短絡することでその操作情報を制御装置（マイクロプロセッサ）１１に入力する役割を担う。ちなみに押し釦スイッチ（ＳＷ）１８は、本来的には制御装置（マイクロプロセッサ）１１に表示指令を与え、これによって前記表示器１５を用いて前記二次電池３の充電状態を表示させる為に用いられる。このような役割に加えてこの電池装置においては、後述するように上記押し釦スイッチ（ＳＷ）１８に該電池装置の動作モードを変更する役割を持たせている。
【００１６】
この電池装置において設定される動作モードは、図２に示すように二次電池３を充電して負荷ＲＬへの電力エネルギの供給に待機する待機モードＡ、二次電池３に充電した電力エネルギを負荷ＲＬに出力する出力モードＢ、これらの待機モードＡまたは出力モードＢにおいて二次電池３の充電状態を表示器１５に表示する表示モードＣ、および二次電池３の充放電を行わないときに自ら（マイクロプロセッサ１１）の電力消費を低減する休止モードＤの４つからなる。これらの各モードＡ,Ｂ,Ｃ,Ｄは、制御装置（マイクロプロセッサ）１１の制御の下で前述したアダプタ検出部１７による外部電源ＰＳの接続の有無や二次電池３の端子電圧Ｖbat、電流検出部６により検出される二次電池３の放電電流Ｉ、更には前述した押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の操作に応じて択一的に設定される。
【００１７】
尚、上述した休止モードＤは、前述した特許文献２に示されるようにマイクロプロセット１１の動作クロック周波数を通常動作時よりも低くし、これによってその電力消費量を少なくするものである。具体的には前述したクロック発振器１３の作動を制御し、該クロック発振器１３が生成する動作クロックの発振周波数ｆcpを低くすることによって休止モードが設定される。
【００１８】
この動作モード制御について図２に示す状態遷移図を参照しながら、図３に示す処理手順に従って説明すると、 先ず前述した電源入力端子１ａ,１ｂに外部電源（ＡＣアダプタ）ＰＳが接続され、外部電源ＰＳから電力が供給されているか否かを判定することから開始される［ステップＳ１］。そして外部電源ＰＳから電力が供給されている場合には二次電池３を充電するべく待機モードＡを設定し、外部電源ＰＳが接続されていない場合には電力消費を抑えるべく休止モードＤを設定する。
【００１９】
ちなみに待機モードＡでは、前述したＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動を禁止した（停止させた）状態でマイクロプロセッサ１１を通常動作させ、マイクロプロセッサ１１にて二次電池３の端子電圧Ｖbatをモニタしながら前記外部電源ＰＳによる二次電池３の充電が制御される。そして二次電池３の充電が完了したとき、つまり二次電池３が満充電となったとき［ステップＳ２］、マイクロプロセッサ１１はこの状態を検出して待機モードＡから休止モードＤに変更する。
【００２０】
ところで前述した待機モードＡでの動作中に押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が操作されたとき、マイクロプロセッサ１１は押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の操作が単発的に短時間だけ行われたか、或いは長時間に亘って、いわゆる長押し状態で操作されたかをそれぞれ判定する［ステップＳ３,Ｓ４］。そして押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が単発的に短時間だけ操作された場合には、これを前記二次電池３の充電状態の表示指令であると判断し、表示モードＣを設定する。この表示モードＣが設定された場合には、例えば前記二次電池３の端子電圧Ｖbatや、放電電流Ｉとその放電時間ｔ等から求められる二次電池３の残容量に応じて表示器１５を駆動し、その充電状態（残容量）を表示する。
【００２１】
ちなみに表示器１５による充電状態（残容量）の表示は、例えば表示器１５が２個の発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成される場合、これらの２個のＬＥＤを選択的に点灯／点滅させることで、その残容量を段階的に表示する。具体的には、例えば残容量が定格最大容量の５０〜１００％のときには２個のＬＥＤを点灯し、残容量が２５〜５０％のときには１個のＬＥＤだけを点灯し、残量量が５〜２５％のときには１個のＬＥＤを点滅し、残容量が５％に満たないときにはＬＥＤを点灯しないようにすることで二次電池３の充電状態を表示する。尚、二次電池３を充電中の場合には、２個のＬＥＤを点滅させてその旨を表示するようにしても良い。またこれに代えてＬＥＤを１個とし、残容量が２５〜１００％のときには１個のＬＥＤだけを点灯し、残量量が５〜２５％のときにはＬＥＤを点滅し、容量が５％に満たないときにはＬＥＤを点灯しないようにすることも可能である。
【００２２】
またこのような表示モードＣによる二次電池３の充電状態の表示は予め設定した一定時間に亘って行われ、一定時間が経過した後には［ステップＳ５］、元の動作モード、この場合には待機モードＡに復帰する。
一方、待機モードＡでの動作中に押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が長押し操作された場合［ステップＳ４］、マイクロプロセッサ１１はこれを動作モードの変更指令であると判断する。そして現動作モードが待機モードＡであるので出力モードＢへの変更指示であると解釈し、出力モードＢを設定する。この出力モードＢでは、マイクロプロセッサ１１からＤＣ／ＤＣコンバータ５に対して動作許可信号が与えられて該ＤＣ／ＤＣコンバータ５が作動する。このＤＣ／ＤＣコンバータ５の作動により前記二次電池３に充電された電力エネルギが取り出されて所定の出力電圧Ｖoutに昇圧されて前述した電源出力端子２ａ,２ｂを介して出力される。またこれに代えてマイクロプロセッサ１１により負荷ＲＬの電池電圧を検出して、所定値以下ならば電力エネルギを供給するようにしても良い。
【００２３】
またこの出力モードＢにおいては前述した電流検出器６を介してその出力電流Ｉがモニタされており、マイクロプロセッサ１１は上記出力電流Ｉとその出力時間とから二次電池３から負荷ＲＬに対して供給された電力量を計測している。この供給電力量（放電エネルギ量）を二次電池３の充電電力量（充電エネルギ量）から減算することで二次電池３の残容量が求められる。また上記マイクロプロセッサ１１は、同時に上記出力電流Ｉが減少し、予め設定した電流値よりも少なくなったか否かを判定している［ステップＳ６］。そして出力電流Ｉが所定値に満たないとき、この状態を二次電池３の残容量が大幅に低下してこれ以上負荷ＲＬに対して電力供給することが困難であると判定し、出力モードＢを前述した休止モードＤに変更する。この休止モードＤへの変更設定によりＤＣ／ＤＣコンバータ５を介する電源出力が停止され、電力消費の低減が図られる。
【００２４】
また上記出力モードＢでの動作中には、前述した待機モードＡでの動作中と同様に前記押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の操作が監視される。そして押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が操作されたときには、マイクロプロセッサ１１は押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の操作が単発的に短時間だけ行われたか、或いは長時間に亘って、いわゆる長押し状態で操作されたかをそれぞれ判定する［ステップＳ７,Ｓ８］。
【００２５】
マイクロプロセッサ１１は、押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が単発的に短時間だけ操作されたとき、これを前記二次電池３の充電状態の表示指令であると判断して表示モードＣを設定し、前述したようにして二次電池３の残容量に応じて表示器１５を駆動し、その充電状態（残容量）を表示する。この表示モードＣによる二次電池３の充電状態の表示は予め設定した一定時間に亘って行われ、一定時間が経過した後には［ステップＳ９］、元の動作モード、この場合には出力モードＢに復帰する。
【００２６】
また出力モードＢでの動作中に押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が長押し操作された場合には［ステップＳ８］、マイクロプロセッサ１１はこれを動作モードの変更指令であると判断する。そして現動作モードが出力モードＢであるので待機モードＡへの変更指示であると解釈し、前述した待機モードＡを設定する。即ち、押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の長押し操作によって前述した待機モードＡと出力モードＢとが交互に変更設定されるものとなっている。また待機モードＡまたは出力モードＢで動作中の場合には、押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の単発的な短時間操作により、それぞれ一定時間に亘って表示モードＣが設定されるようになっている。
【００２７】
ところで前述した休止モードＤが設定された場合、マイクロプロセッサ１１はその動作クロック周波数を下げることで上述した通常の処理機能を停止させ、例えば数秒に１回程度の割合で定期的に押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の操作状態を監視するだけの省電力動作を行う。この省電力動作によりマイクロプロセッサ１１での電力消費が抑えられる。そしてマイクロプロセッサ１１においては、上述した如く監視した押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の操作状態から、該押し釦スイッチ（ＳＷ）１８が数秒以上に亘って長押しされているか否かを判定している［ステップＳ１０］。そして押し釦スイッチ（ＳＷ）１８の長押しが検出されたとき、マイクロプロセッサ１１はこの状態（長押し操作）を休止モードＤの解除指令であると解釈し、前述した待機モードＡを設定することで電池装置を通常の動作状態に復帰させる。
【００２８】
以上のようにして複数の動作モード（待機モードＡ，出力モードＢ，表示モードＣ，休止モードＤ）を択一的に設定して二次電池３に対する充電、二次電池３に充電した電力エネルギの電源出力端子２ａ,２ｂを介する出力をそれぞれ制御し、更には二次電池３の充電状態を表示したり、二次電池３を充放電しないときには休止モードＤを設定して電力消費を抑えるように構成された電池装置によれば、電源出力端子２ａ,２ｂへの負荷ＲＬの接続の有無を電気的に検出することができないような場合であっても、充電状態表示の指示用に組み込まれている押し釦スイッチ１８を有効に活用して上述した動作モードを選択的に変更設定することができる。しかも押し釦スイッチ１８の長押し操作と言う、特殊な操作形態を利用することで、表示モードＣへの切り替えとは独立して簡易に動作モードを変更することができる。特に休止モードＤを容易に解除することができる。
【００２９】
また前述した動作モードの切り替え制御については、マイクロプロセッサ１１に組み込む動作制御プログラムを変更（修正）するだけで良く、電源出力端子２ａ,２ｂに対する負荷ＲＬの接続の有無を検出する為の装着センサ等が不要なので、部品コストが嵩むことがない。従って電池装置を安価に実現することができる等の効果が奏せられる。
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば複数の動作モードの択一的な設定については、マイクロプロセッサ１１において内部フラグを立ててその動作モードを管理しながら実行するようにしても良い。更には休止モードＤにおける動作状態の設定についても、押し釦スイッチ１８の操作検出機能を除く、他の機能の全てを休止させることで、その省電力化を図るものであっても良い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る電池装置の概略構成図。
【図２】図１に示す電池装置における動作モードの遷移状態を示す図。
【図３】図１に示す電池装置における動作モード制御の手順の例を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１ａ,１ｂ  電源入力端子
２ａ,２ｂ  電源出力端子
３  二次電池
５  ＤＣ／ＤＣコンバータ
６  電流検出部
７  保護回路
１１  制御装置（マイクロプロセッサ）
１３  クロック発振器
１５  表示器
１７  アダプタ検出部
１８  押し釦スイッチ
ＰＳ  外部電源
ＲＬ  負荷
【図１】
2007324036.tif 000003
【図２】
2007324036.tif 000004
【図３】
2007324036.tif 000005